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英特尔 2020 年将推新一代独立 GPU,但 CPU 霸主研发高阶 GPU 一

2020-08-02 04:12 来源:http://www.5858tyc.com 栏目:聚合和传递
英特尔 2020 年将推新一代独立 GPU,但 CPU 霸主研发高阶 GPU 一

6 月 12 日上午,英特尔在官方 Twitter 表示独立 GPU 将在 2020 年推出。更详细的资讯并未透露,不过英特尔 CEO Brian Krzanich 在上週的分析师活动就已透露将在 2020 年推出首批独立显卡晶片,代表晶片巨头开始为各种市场提供高效能图形产品组合,包括游戏、资料中心和人工智慧(AI)。

2020 年推独立 GPU 并不意外

英特尔将推出独立 GPU 的消息其实不让人意外,因推文的配图就是 Raja Koduri 的照片。Raja Koduri 去年 11 月 8 日被任命为英特尔首席架构师,并在新成立的核心和视觉计算事业部(Core and Visual Computing Group)担任进阶副总裁。加入英特尔之前,Raja Koduri 任 AMD Radeon 事业部进阶副总裁和首席架构师,负责包括 APU、独立 GPU、半自订产品和 GPU 计算产品等诸多影像相关产品。更早时 Raja Koduri 在苹果负责 Mac 产品的影像显示系统。

因此,这位有超过 25 年 GPU 经验的专家加入,让英特尔推出独立 GPU 的计画提前曝光。根据英特尔说法,选择 Raja Koduri 是看中他在 PC、游戏控制、专业工作站、计算装置等平台的视觉计算和加速计算经验,他在影像硬体、软体和系统架构方面都是专家。当然,随着 Raja Koduri 加入,其他 GPU 人才也会随之进入英特尔,这将大大增强英特尔在 GPU 方面的实力。

Raja Koduri 加入不久,就有传闻称英特尔将在 2019 年 1 月 CES 2019 推出新 GPU,不过这对複杂的晶片设计显然有些激进和不合理。因为典型的 GPU 架构和晶片开发週期是 3 年,因此 2020 年推出独立 GPU 相对合理,但能否按计画推出还涉及技术、人才等问题。

目标无非是游戏和资料中心

对英特尔研发高阶 GPU 目标,其实无非就是游戏及发展迅猛的 AI 市场。目前的 GPU 市场,辉达占据领先地位,为辉达业绩的支柱,2018 第一季财报显示游戏晶片业务收入增长 68% 至 17.2 亿美元,资料中心业务收入也增长了 71% 达 7.01 亿美元。除了游戏市场和资料中心,数位加密货币、自驾车对高效能 GPU 的巨大需求也反映在辉达的最新财报。

英特尔 2020 年将推新一代独立 GPU,但 CPU 霸主研发高阶 GPU 一

辉达近来亮眼的财报更让 AMD 和英特尔不想错过增长强劲的高效能 GPU 市场。

AMD 在 COMPUTEX 2018 期间公开全球第一个使用 7 奈米製程的 Vega GPU,并表示已开始样品出货,预计今年下半年开始大规模出货。对在游戏市场和辉达激烈竞争的 AMD,想要抢先推 7 奈米 GPU 无疑也是想要抢夺资料中心的 GPU 市场。AMD 发表会指出,到 2025 年资料将增长 50 倍:可穿戴装置、IoT、5G 装置正在普及,这些装置都会产生大量资料。随着资料量和演算法複杂度的急速提升,对算力的需求也在高速增长。

众所周知,资料中心对处理器的需求目前主要包括 CPU 和 GPU。对英特尔而言,资料中心 CPU 已占优势,如果再拥有高阶独立显卡,不仅可将旗下的 CPU 联合起来,形成更强悍的计算能力与辉达、AMD 竞争。至于是先推游戏市场 GPU 还是资料中心 GPU 就不得而知,分析师 Ryan Shrout 认为英特尔会首先为游戏 PC 推出独立 GPU。

CPU 霸主的独立 GPU 辛酸研发史

英特尔目前并非没有自己的影像解决方案,但都局限于核心显卡,即 Intel HD Graphics 系列,这种核心显卡在影像处理方面的能力较低,只能用在一些对影像处理要求较低的用户端装置,比如说笔电。GPU 的开发中,CPU 霸主英特尔的晶片设计能力不会遭到大部分人质疑,但其实 CPU 巨头的 GPU 开发历程并不顺利。英特尔 GPU 研发可追溯到 1997 年,那年英特尔透过收购 Chips and Technologies(C&T)获得 2D 显示核心技术,3D 技术则是在拥有 20% 股权的 Real3D 协助下研发。1998 年 2 月,Intel740(简称 i740)正式发表,这是英特尔公司研发的唯一一款用于独立型显卡的显示核心。

英特尔 2020 年将推新一代独立 GPU,但 CPU 霸主研发高阶 GPU 一

 英特尔唯一一款用于独立型显卡的显示核心 Intel 740。

据了解,i740 是第一款採用 HyperPipelined 3D 架构的显示核心,也是 64bit 架构。i740 採用 0.35 微米製程製造,核心时脉与 AGP(加速图形介面,Accelerated Graphics Port)同步,即预设值为 66MHz,透过提高 AGP 时脉可超频核心。除了 3D 图形显示,i740 提供出色的 2D 显示和影片播放效果。至于效能,游戏应用中,i740 的效能约为 Voodoo2(把 3Dfx 推向颠峰的最红 3D 显卡)的一半,也低于 Voodoo。3D Winbench 98 的标準检查程式中,它的效能竟又与 Voodoo2 同等级,因此有人认为显卡的驱动程式欺骗了检查程式。不过,藉着英特尔的霸主地位和便宜的价格,很多厂商都推出使用 i740 的产品,产品价格持续下降,使 i740 销量很高,帮助 Intel 在低阶 GPU 市场获得不错市占率。

到了 1999 年 4 月 27 日,英特尔公布了 Intel 740 的后续版本──Intel 752(代号 Portola,简称为 i752)。核心架构是 128bit,核心时脉为 100MHz,显示记忆体时脉为 133MHz,最大支援 16MB 显示记忆体。但英特尔在发售前决定将 i752 整合至主机板,取消独立显卡,所以 i752 只有工程开发版的独立显卡产品流传于市场。后来,Intel 752 改为 Intel 754(代号 Coloma)以支援 AGP 4X,整合于 i810E 晶片组,其他参数与 i752 相同。

之后, 辉达在大部分人对 GPU 的认识还局限于游戏图形加速的时候就看到 GPU 在其他领域的潜力,于是开始了 GPGPU(通用 GPU)战略并在 2007 年推出 CUDA。经过数年开发积累,深度学习大热的时候,辉达 CUDA 凭藉稳定的效能、易用的 API 介面、完整的档案和多年的开发者社群营运成为开发者的偏好,配合其 GPU 成为资料中心的标配。虽然 AMD 对 GPGPU 的态度没那幺积极,但看到辉达的 CUDA 之后还是和高通等其他几个合作厂商在推广与 CUDA 相似的 OpenCL,另外,AMD 还在 2014 年推出异构系统架构 HSA(heterogeneous system architecture),希望打通 CPU 和 GPU 的记忆体空间,解决 CPU 和 GPU 之间记忆体互访造成的效能损失,不过并未引起波澜。

看到辉达和 AMD 都陆续推出相关 GPGPU 产品后,英特尔为保持优势也计画重新推出独立显卡产品 Larrabee。Larrabee 图形处理项目完全有别于现时所有图形处理技术(包括英特尔自家 GMA 系列整合式显示核心),不同于 AMD 及辉达一直以来使用的仅有图形运算指令的串流处理技术,而是基于自家 x86 架构,指令方面除了拥有部分新图形处理指令还保有大量 x86 指令,使 Larrabee 拥有更灵活的程式化特徴及更强大的通用运算处理能力,算是英特尔发展多核心 x86 并发运算架构的一个延伸。

英特尔计划最迟于 2010 年推出 Larrabee 显示核心为消费级图形处理器产品,不过这个继 Intel 740 之后的又一独立式显示核心 Larrabee,虽然研发团队、开发概念等都与英特尔的整合式显示核心完全不同,但由于多次「跳票」、研发进度不如预期、图形效能不佳、功耗过高等因素,最终于 2010 年 5 月宣布取消发表计画。2011 年,英特尔首度承认 MIC 项目其实就是 Larrabee 项目的后续完善版本。

辉达 CEO 黄仁勋也经常批评 Larrabee 种种不合理之处。他认为 Larrabee 的效能在老旧 x86 架构的拖累下不可能有出色表现。还批评英特尔没能合理平衡程式化和固定功能,过分强调程式化,而图形处理工作过程并非全部都可透过程式化达成,即使有但效能也会非常糟糕。他同时认为英特尔此举纯属故弄玄虚,企图利用投影片等书面资料敷衍图像处理业,即使 Larrabee 有产品也只是急就章的不良品。对这些批评,英特尔戏称他是 Larrabee 的公关经理,还不用给薪水。

还有质疑声对英特尔利用 x86 核心做 GPU 存疑,认为英特尔仍没将图形处理放在首位,因为对常用的图形程式介面诸如 DirectX 及 OpenGL 都没有硬体支援而只是软体支援,即使是英特尔声称要开发自家图形 API 也不过是充分利用多 x86 核心,相当于多核心最佳化。

不过需要指出的是,儘管 Larrabee 项目中止并遭到外界的批评,英特尔同样在 2010 年公布的 Intel MIC 多处理器架构继承了大量由「Larrabee」研究计画而来的设计元素,最大的区别在于前者专注为高效能运算设计的多处理器协同运算,后者是 GPU,同时对辉达及 AMD 研发 GPU 的理念产生不少影响。辉达 2010 年推出的 GeForce 400 系列所用的「Fermi」架构便参考 Larrabee 一些设计概念,将 GPU 内部模组化,每个模组内部下辖多组流处理器(称「SM」单元)及一些特殊单元,构成一个称为「GPC」的模组,除了没有独立记忆体控制器及显示汇出单元,每个 GPC 模组相当于一小型 GPU,各 GPC 模组资料共用由新增的全域二级缓冲区达成。AMD 在 2011 年底推出 Radeon HD 7000 系列时所用的「次世代图形核心」(Graphics Core Next)架构更是大量参考 Larrabee 的设计概念,将一些串流处理器及一些指令分派单元合作一个模组,称为「CU」。

小结

关于英特尔将在 2020 年推出独立 GPU,目前还没有更多资讯曝光,我们也难以预测经验丰富的 Raja Koduri 加入及新成立的核心和视觉计算事业部,能否帮英特尔带来有竞争力的高阶 GPU,摆脱独立 GPU 研发的「辛酸史」?

更重要的是,英特尔全力转向 AI 的背景下,如果高阶 GPU 研发成功,英特尔将可用 CPU+GPU+FPGA 组合参与 AI 竞争,毕竟 COMPUTEX 2018 期间辉达发表首款专为机器人设计的 AI 晶片 Jetson Xavier 就採用 CPU+GPU+DSP。如果英特尔独立 GPU 2020 年没有跳票,英特尔拥有的晶片组合无论在 AI 云端或终端机,都非常有利其保持晶片领域的霸主地位。

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